JPH07155768A

JPH07155768A - 水分子の活性化方法及びその装置

Info

Publication number: JPH07155768A
Application number: JP30882493A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Utazaki; 秀史歌崎
Original assignee: PASUKO ENG KK
Current assignee: PASUKO ENG KK
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】安全かつ低コスト化が図れる小分子集団化水
を得る水分子の小型集団化方法及び装置を提供するこ
と。【構成】水素結合により多数の水分子が異方向に結合
した水の分子集団を小型化する水分子の活性化方法にお
いて、一方向の水流を形成し、この水流方向に対し交差
する磁場を設け、更に前記磁場が磁束方向に対して直交
方向に回転円運動し、この回転円に沿って流路を形成し
て、当該回転と同方向又は逆方向に水流の方向を一致さ
せた水分子の活性化方法。更に、軸両端がＮ・Ｓ極に着
磁され、この軸を中心に回転運動する磁石と、この磁石
のＮ・Ｓ極の両端に設けられた円盤状のヨークと、この
２つのヨークに挟まれ且つ該ヨークの回転円に沿った流
路と、を備えた水分子の活性化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種水処理の一工程に
用いられる、水分子の活性化方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、飲料水、農業用水、工業用水等
のように、水は、多様な分野で多種の用途に用いられて
いる。すなわち、水源から取水された原水を、浄化処理
して、これらの用途に用い、使用後に廃水となった水
を、排水処理して河川に放流している。このような水
は、１個の水素（Ｈ）原子と２個の酸素（Ｏ）原子とか
ら構成され、図４の（ａ）に示すように、水の気体状態
である水蒸気においては、一つの構成単位であるＨ₂Ｏ
が、個別に存在し活発に分子運動している。また、固体
状態の氷においては、同図の（ｃ）に示すように、この
ような構成単位が、図中の破線で示す水素結合によっ
て、１個のＯ原子と、４個のＨ原子とからなる４面体
（実際には立体的）を構成している。そして、全体とし
ては、規則的な６角網状を繰り返した結晶構造となって
いる。更に、これらの中間状態である液体状の水は、
（ｂ）に示すように、数分子が会合（association）
し、氷の結晶構造が部分的に残っている疑似結晶構造と
なっている。すなわち、いくつかの構成単位が、水素結
合により不規則にくっつき合っており、このような、水
分子が結合した分子集団が、水の中に多数含まれてい
る。これにより、沸点や融点が、他の水素化合物と比べ
て高い等の、水の特質が生じてくる。

【０００３】また、このような液状の水分子集団が小さ
くなると、水本来の性質が活性化されて、水を溶媒とし
た各種の化学反応が促進されることが知られている。

【０００４】尚、この水素結合（hydrogen bond）と
は、酸素、フッ素、窒素原子等のように、電気陰性度の
高い原子間に水素原子が挟まり、この水素が両方の原子
の橋渡しの役目をすることにより、生じる結合であり、
この結合エネルギーは、２〜８ＫCal／molであること
が知られている。また、この水素結合により、中間に介
在する原子は正に帯電し、結合される原子は負に帯電す
る。したがって、例えば、水分子の場合には、中間の水
素原子が正に帯電し、酸素原子が負に帯電する。

【０００５】ところで、カルシウムが多量に含まれ過飽
和状態となっている水の場合、配管の内壁面に部分的に
でも結晶すると、水中の他のカルシウムが付着して結晶
の成長が進み、配管の利用効率が低下するという問題が
あった。

【０００６】このような水溶液中のカルシウムの処理方
法としては、凝縮沈澱により、水からカルシウムを沈澱
させて分離したり、分散剤を投入して凝縮が行われにく
くして、配管に付着しないようにしていた。しかし、凝
縮沈澱には、専用の施設が必要になり設備コストが嵩
み、薬剤の投入は運用コストがかかるので、経済性が低
下するという不都合があった。

【０００７】そこで、カルシウムを含む水の分子集団を
小さくし、化学反応を促進することにより、溶解してい
るカルシウムを水中に結晶化して析出し、管内壁に結晶
化させることが考えられる。

【０００８】また、このような小型化された水分子集団
からなる水は、生活用水、工業用水、各種水処理の一工
程として等、広範囲な用途に用いて、良好な効果を挙げ
ることができる。すなわち、生活用水としては、生体活
動が活性化されるので、健康食品としての飲料水、調理
用水、園芸用水として最適なものとなる。また、工業用
水としては、洗浄力が高まるので、各種部品の洗浄水と
したり、食品産業の一工程に用いることができる。更
に、水処理としては、槽や配管が汚れにくい、微生物処
理が行いやすい、沈澱槽での沈降性が良くなる等によ
り、浄水場での浄化処理及び工場での排水処理が効率良
く行えるので、保守が容易になったり、良質な飲料水が
得られたり、環境保護がしやすくなったりする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような小分子集団
化水すなわち活性化水を得る方法としては、未処理の水
を磁場の中を通す磁化水の方法が知られている。

【００１０】これは、水が磁場の中を通ることにより、
分子集団内の各原子にローレンツ力が生じ、このローレ
ンツ力の作用により、いくつかの水分子間の水素結合が
切れ、これにより水の分子集団が分裂して、分子集団の
サイズが小さくなる。

【００１１】このローレンツ力とは、磁場中を移動する
電荷に作用する力であり、以下の公式により、一つの電
荷に作用する力の大きさが求められる。

【００１２】Ｆ＝ｅｖ×ＢＦ：ローレンツ力（Ｎ）ｅ：粒子の電荷
（Ｃ）ｖ：速度（ｍ／ｓ）Ｂ：磁束密度（Ｇ）また、このローレンツ力が電荷に作用する方向は、磁場
の向きと、電荷が移動する向きとの両方に直交する方向
である。また、この力は、式から示されるように、磁束
密度と電荷の移動速度に正比例している。

【００１３】したがって、より効率良く短時間に大量の
水を処理するには、このローレンツ力を増大させる必要
があり、このためには、磁束密度を増加させる方法と、
電荷の移動速度を大きくする、すなわち、水の移動速度
である流速を増加させる方法がある。

【００１４】ところが、磁束密度を大きくする場合は強
力な永久磁石或いは電磁石が必要になって、コストの低
減化ができず、しかも、磁束を狭い範囲に集中させる必
要があるため、水の通路が狭くなり、配管抵抗が大きく
なるとともに浮遊物を含む排水等には使用できないとい
う不都合があった。

【００１５】また、水の流速を増加させるためには、大
きな動力を必要とするのみならず、高圧力となることに
より、配管系等に高い耐圧特性を持たせる必要があり、
保守の負担が増加したり、コスト高を招くという不都合
がある。

【００１６】そこで、本発明は、安全かつ低コスト化が
図れる小分子集団化水を得る水分子の活性化方法及びそ
の装置を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、水素結合によ
り多数の水分子が異方向に結合した水の分子集団を小型
化する水分子の活性化方法において、一方向の水流を形
成し、この水流方向に対し交差する磁場を設け、更に前
記磁場が磁束方向に対して直交方向に回転円運動し、こ
の回転円に沿って流路を形成して、当該回転と同方向に
水流の方向を一致させた水分子の活性化方法である。

【００１８】更に、本発明は、水素結合により多数の水
分子が異方向に結合した水の分子集団を小型化する水分
子の活性化方法において、一方向の水流を形成し、この
水流方向に対し交差する磁場を設け、更に前記磁場が磁
束方向に対して直交方向に回転円運動し、この回転円に
沿って流路を形成して、当該回転と逆方向に水流の方向
を設けた水分子の活性化方法である。

【００１９】また、本発明は、軸両端がＮ・Ｓ極に着磁
され、この軸を中心に回転運動する磁石と、この磁石の
Ｎ・Ｓ極の両端に設けられた円盤状のヨークと、この２
つのヨークに挟まれ且つ該ヨークの回転円に沿った流路
と、を備えた水分子の活性化装置である。

【００２０】

【作用】したがって、本発明によれば、磁場が磁束方向
に対して直交方向に回転円運動を行うので、水と磁場の
両者の間に相対的な速度差ができ、磁場の中を水が移動
するのと等価になり、水分子集団の各水分子の負に帯電
した酸素原子と正に帯電した水素原子、及び水の中の各
種イオンに、ローレンツ力が作用する。そして、このロ
ーレンツ力は、これらの磁場及び移動方向に対して交差
方向に、常に作用するので、不揃いな水分子の方向が、
一定方向に揃おうとし、更にイオンの動きによって水の
分子集団が撹乱される。そして、この過程で分子同士の
水素結合が切れる場合があり、分子集団が分割され、こ
の結果、分子集団が、少数の大型集団から多数の小型集
団となり、水分子が小型集団化される。そして、磁場を
動かすことにより、水だけを動かす場合よりも磁場と水
の相対速度を大きくできるので、ローレンツ力が増大
し、水分子の小型集団化が促進される。更に、この水分
子の小型集団化は、水流方向に対し反対方向に磁場を回
転させると、すなわち磁場の回転円に沿った回転逆方向
に流路を形成する場合は、とりわけ水分子の活性化が促
進される。更にまた、流速を増大させずにすむので、配
管抵抗が少なくなり、耐圧性の高い配管等が不要とな
る。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明を図面に示す実施例に基いて
説明する。本実施例の水分子の活性化装置１は、回転運
動するリング状の磁場を発生する回転磁場発生部６と、
この磁場内を回転方向と逆方向に水を送流する流水路１
０とから構成され、これによりローレンツ力を高めて、
より効率的に小分子化集団された水を得るようにしたも
のである。

【００２２】すなわち、この回転磁場発生部６は、回転
駆動部７と、この回転駆動部７に取付けられた磁場発生
部８とから構成されている。

【００２３】この回転駆動部７は、電動モータ９により
構成され、この電動モータ９は、その回転軸９ａが垂直
になるように、設置されている。そして、このモータ９
は、外部の電源に接続され、一定電圧が供給されて一定
速度の回転を行うようになっている。また、この回転軸
９ａには磁場発生部８が取付けられ、発生磁場を回転運
動させるように構成されている。

【００２４】尚、回転させるモータ動力を用いて、同時
にポンプ等を駆動し、水を送流する構成としても良い。
また、これとは反対に、この回転を維持する動力とし
て、電動モータを用いずに、水車等の機構を用いて、直
接水流から機械的なエネルギーを得てもよい。そして、
このようにすることによって、電力事情が悪い遠隔地等
に、本実施例を用いることができる。

【００２５】この磁場発生部は、モータ９の回転軸９ａ
を同軸とした円筒状のコア磁石３と、このコア磁石３の
上下端に取付けられた２つのヨーク４，５とから構成さ
れている。このコア磁石３は、図中の上方がＮ極に、下
方がＳ極に着磁されている。そして、それぞれの端部に
は、高透磁性材料を用いたヨーク４，５が取付けられて
いる。これらのヨーク４，５は、回転軸を同心とした円
盤状に形成され、ヨーク４，５の周縁部には、対向する
ヨーク５，４側に向けて、回転軸と同心状に環状の凸条
が形成されている。したがって、コア磁石３のＮ極から
生じＳ極へと入る磁束が、ヨーク４，５内を導かれ、こ
れらのヨーク４，５の周縁凸条の間に形成される環状部
分の磁束密度が高くなるようになされている。つまり、
図中の上方から下方へ向う磁場が、空間に環状に形成さ
れ、この環状磁場が、モータ回転により周方向に回転運
動するようになされている。

【００２６】前記流水路１０は、この例では横断面形状
が四角形状とされている。また、この流水路１０は、上
下のヨーク４，５の間隙に位置し、図２に示すように、
平面形状が、上下の円盤状ヨーク４，５の外周に沿った
環状に形成されている。したがって、この流水路１０を
通過する流水は、上下の円盤状ヨーク４，５が形成する
磁束密度が高い区域を、横切るようになされている。ま
た、この環状の流水路１０には、流入口１１と流出口１
２が設けられ、それぞれ、外部の配管等に接続され、水
が供給／送出されている。そして、この流水路１０内の
送流方向は、モータによるヨーク回転方向と逆方向にな
っている。

【００２７】したがって、外部の配管から、この流水路
１０に送給された流水は、水中の各水分子及び各種イオ
ンに、磁場と、水の送流速度とヨーク回転周速度が合成
された速度とに比例して増大したローレンツ力が作用す
る。すなわち、流水路１０を横切る磁場を、送流方向と
逆向きに移動させることにより、両者の相対的な速度差
を増大させ、流速を増加させていることと等価になり、
この流速に比例してローレンツ力が増加する。そして、
このローレンツ力は、これらの移動及び磁場方向から直
交方向に作用するので、不揃いな水分子の方向が、一定
方向に揃おうとし、更にイオンの動きによって、水の分
子集団が撹乱される。この過程の途中に分子同士の水素
結合が切れる場合があって分子集団が分断され、この結
果、全体の分子集団が、少数の大型集団から多数の小型
集団となり、水分子が小型集団化された水となって、外
部の配管に排出される。

【００２８】以上説明したように、本実施例によれば、
磁場の中に流水を通すのと同様な効果を奏するのみなら
ず、磁石と円盤状ヨークを回転させ、この回転方向と逆
方向に水流を形成して、磁場と水分子との相対的な速度
差を増大させているので、水の流速を増大させているこ
とと同様なことになり、これによりローレンツ力が増大
するので、水分子が一定方向に揃いやすくなるとともに
イオンの動きが大きくなり、水分子の小型集団化が促進
される。

【００２９】また、流速に比べて、回転速度を増加させ
ることは容易なので、高圧配管を必要とせずに、簡単に
流速を高めたことと同様のこととなり、通常圧の配管設
備に容易に追加したり接続でき柔軟な適用が可能とな
り、設備コストの低減を図ることができる。

【００３０】更に、本装置の作動中においては、磁場発
生装置の回転を維持するために、電力等のエネルギーを
消費するだけなので、消費エネルギーが少なくて済み、
運用コストを低減でき、経済性の向上が図れる。

【００３１】尚、この実施例では回転と逆方向に水流の
方向を設けたが、回転と同方向に水流の方向を設けて、
水分子の活性化を行うようにしてもよい。この場合、同
方向に流れる水流の速度よりも磁場の回転を大きくする
ことが好ましい。

【００３２】次に、本発明を図３に示す第２実施例に基
いて説明する。本実施例の小型集団化装置１は、前記第
１実施例と同様に、回転する磁場を形成するものである
が、コア磁石３が４分割され、隣り合う磁石３のＮ・Ｓ
極が反転して着磁されており、ある固定箇所を通過する
磁束方向が、正逆方向に交互に切り換わるようにしたも
のである。

【００３３】すなわち、円筒状のコア磁石３は、周方向
に４分割され、モータ回転軸９ａを同軸にして取付けら
れている。この分割されたコア磁石３は、それぞれ、隣
接する磁極が反転するように、軸方向のＮ・Ｓ極が着磁
され、これにより４極の磁気回路を構成している。

【００３４】このヨーク４，５は、前記実施例と同様な
素材により同一形状に形成され、コア磁石３に対応して
周方向に４分割され、それぞれ、対応する磁石３に取付
けられている。したがって、４極のコア磁石３から生じ
る磁束は、それぞれ、対応するヨーク４，５に導かれ、
円環状に形成された磁束が４エリアに分割され、これら
のエリアは隣接するエリアと逆方向の磁束が形成される
ようになっている。図示の実施例では、隣接するヨーク
の間に、磁束を遮断するための、プラスチックや空気等
の非磁性体（非磁性層）を介在させている。これによ
り、ヨーク４，５間の磁束を弱めないようにしている。
そして、コア磁石３の回転運動により、上下ヨーク４，
５間の静止点に固定して見れば、この点を通過する磁束
の向きが、回転速度に応じて、交互に反転して切り換わ
ることになる。

【００３５】尚、この装置の作動時には、電磁波を発生
することが考えられるので、この装置の周辺に、電磁波
障害を被りやすい機器がある場合には、この装置全体
を、高透磁率性の材料により形成したケースに収納し、
このケースの外部に磁気が漏洩しないように遮断する磁
気シールドを装置に施して、電磁波障害することが考慮
されよう。

【００３６】以上説明したように、本実施例によれば、
前記実施例と同様な効果を奏するのみならず、磁石を極
性が反転した複数の磁石によって構成することにより、
環状の磁場がいくつかの磁場方向が反転したエリアとさ
れ、この磁石の回転運動によってローレンツ力の生じる
向きが、交互に反転させて切り換わるので、個々の水分
子に作用する力が正逆方向に切り換わり、水分子集団が
撹拌されて、より水分子の小型集団化が促進される。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、水の移動と交差する磁
場により、水分子集団の各水分子の酸素原子に、ローレ
ンツ力が作用する。そして、このローレンツ力は、これ
らの移動及び磁場方向に対して交差する方向に、常に作
用するので、不揃いな水分子の方向が、一定方向に揃お
うとする。そして、この過程の途中に分子同士の水素結
合が切れる箇所があり、多数切れたところから分子集団
が分割され、この結果、分子集団が、少数の大型集団か
ら多数の小型集団となり、水分子が小型集団化される。
したがって、磁場を水の移動方向に対し同方向又は逆方
向に運動させて、両者の間に相対的な速度差を生じさせ
ることにより、水を容易に小分子集団化することができ
る。とりわけ、磁場を水の移動方向と逆方向に運動させ
ることにより、これらの両者の相対的な速度差をより一
層増加して、水の流速を高めたことと等価なことにな
り、水だけを動かす場合よりも、水分子に働くローレン
ツ力が増大する。したがって、このようにローレンツ力
が増大するので、水分子が一定方向に揃いやすくなって
イオンの動きも大きくなるので、水分子の小型集団化が
促進される。そして、流速を増大させずに、流速を増大
させたことと同様な効果が得られ、耐圧性の高い配管等
が不要となり、コストの低減を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の水分子の小型集団化装置
で、全体構成を示す斜視図。

【図２】第１実施例の全体配置を示す平面図。

【図３】本発明の第２実施例の水分子の小型集団化装置
で、全体構成を示す斜視図。

【図４】水分子の３状態を示す説明図。

【符号の説明】

１水分子の小型集団化装置３（コア）磁石４ヨーク５ヨーク６回転磁場発生部７回転駆動部８磁場発生部９電動モータ１０流水路１１流入口１２流出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素結合により多数の水分子が異方向に
結合した水の分子集団を小型化する水分子の活性化方法
において、一方向の水流を形成し、この水流方向に対し
交差する磁場を設け、更に前記磁場が磁束方向に対して
直交方向に回転円運動し、この回転円に沿って流路を形
成して、当該回転と同方向に水流の方向を一致させたこ
と特徴とする水分子の活性化方法。
【請求項２】水素結合により多数の水分子が異方向に
結合した水の分子集団を小型化する水分子の活性化方法
において、一方向の水流を形成し、この水流方向に対し
交差する磁場を設け、更に前記磁場が磁束方向に対して
直交方向に回転円運動し、この回転円に沿って流路を形
成して、当該回転と逆方向に水流の方向を設けたこと特
徴とする水分子の活性化方法。
【請求項３】軸両端がＮ・Ｓ極に着磁され、この軸を
中心に回転運動する磁石と、この磁石のＮ・Ｓ極の両端
に設けられた円盤状のヨークと、この２つのヨークに挟
まれ且つ該ヨークの回転円に沿った流路と、を備えたこ
とを特徴とする水分子の活性化装置。